Uhrformänderungen mit zwei O-Scope-Sonden

Ich habe ein Max V CPLD-Entwicklungsboard mit einem integrierten 10-MHz-Oszillator. Ich habe die CH2-Sonde an den Ausgangspin angeschlossen und dann ein kleines VHDL-Programm geschrieben, das den Takt an einen externen Pin ausgibt. Ich habe die CH1-Sonde an diesen Pin angeschlossen.

Meine erste Frage ist, warum ist die Wellenform nicht quadratisch?

Beachten Sie zweitens, wie sich die Wellenform ändert, wenn ich den 1. Kanal trenne? Warum ist das? Das O-Scope ist ein 50MHz 1GS/s Rigol.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

OK, hier ist ein Bild mit der Sonde auf 1x (rechts) und 10x (links) eingestellt - ich habe die Sonde direkt an den Oszillator angeschlossen. Nur CH1 war angeschlossen und ich fand auch eine Masse in der Nähe des Oszillators. Ich habe nicht wie vorher einen Draht gelötet, sondern den Masseclip auf das Massepad gehalten. Es war ein grober Weg, lieferte aber bessere Ergebnisse als mit einem Draht. Ich habe auch den Oszillator gefunden - es ist der ACHL-10.000MHZ-EK . Die max. Die Anstiegszeit scheint 10 ns zu sein.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich denke, der größte Unterschied wurde durch die direkte Verbindung mit dem Massepad erzielt. Aber ich bin verwirrt - warum macht ein Draht oder der Abstand zwischen dem Testpunkt und der Masse einen so großen Unterschied?

Haben Ihre Sonden einen x10-Schalter?
Wie ist deine Erdung?
@ChrisStratton Ich habe einen Draht auf ein leeres Massepad gelötet. Es ist also ein Stück weit von der Sonde entfernt, aber es ist schwierig, den Clip mit irgendetwas auf einem Entwickler zu verbinden. Planke.
@PaulR Ja, wird mit Bildern aktualisiert, die mit der Sonde bei 10x aufgenommen wurden.
@Saad - Sie sehen viel besser aus, siehe bearbeitete Antwort zur Sondenerdung.
@Saad - meinst du in den obigen Clips nicht, dass das 10x rechts ist ? Ich frage, wie es heißt, 100-mV-Teilung im Gegensatz zur linken, die 1-V-Teilung ist. Hast du es mal ohne Masseklemme versucht? (dh mit einem kleinen Draht, der um den Lauf gewickelt ist -> stattdessen Oszillatormasse, wie in den Links erwähnt) Macht keinen großen Unterschied, da es bereits so aussieht, wie es sein sollte, kann aber das Überschwingen verringern.
@OliGlaser Hoppla, du hast Recht. Ich habe mich rechts und links vertan. Entschuldigung, schrieb das um 2 Uhr morgens! Ich werde versuchen, was Sie heute Abend vorgeschlagen haben, und die Ergebnisse posten.

Antworten (2)

Die Wellenform ist nicht quadratisch, da Ihr Oszilloskop nur eine Bandbreite von 50 MHz hat.

Eine 10-MHz-Rechteckwelle hat deutlich darüber liegenden Frequenzinhalt. Alles, was Sie sehen, ist das Ergebnis einer Tiefpassfilterung bei ~50 MHz, was bedeutet, dass Sie nur die Grundwelle und (höchstens) ein paar der ungeradzahligen Harmonischen erhalten.

Warum sich Änderungen mit zwei Sonden ändern, ist ebenfalls ähnlich - Sie fügen dem Signal mehr Kapazität hinzu, die auch als Tiefpassfilter fungiert. Möglicherweise laden Sie den Oszillator auch mehr, als er "schön" treiben kann. Überprüfen Sie die Impedanz der Sonden.

Dieser hat mich ein wenig verwirrt.

Wenn Sie im linken Bildschirmclip CH2 am Oszillatorausgang und CH1 an einem CPLD-Pin haben, der das Taktsignal puffert, bin ich mir nicht sicher, warum das Entfernen der Sonde vom CPLD-Pin einen so großen Unterschied machen würde.
Wenn Sie beide Sonden am Oszillatorausgang hatten, ist dies mit der zusätzlichen Kapazität, wie Martin erwähnt, leicht zu verstehen, aber wie Sie es beschrieben haben, ist dies nicht der Fall, sodass etwas anderes passieren muss.

Soweit die Wellenform nicht quadratisch ist, könnte es ein paar Dinge sein:

Erstens, gehen Sie nicht davon aus, dass der Oszillatorausgang besonders quadratisch ist, seine Anstiegs-/Abfallzeiten können einen erheblichen Teil jedes Zyklus einnehmen. Überprüfen Sie Ihr Datenblatt, um zu sehen, was Sie erwartet. Ich habe mir gerade einen typischen 10-MHz-CMOS-Oszillator angesehen, und die Anstiegs- / Abfallzeiten wurden mit 10 ns angegeben, das sind also 20% jedes Zyklus und wird nicht so quadratisch aussehen. Hier ist ein Bildschirmausschnitt einer 10-MHz-Wellenform mit Anstiegs-/Abfallzeiten von 10 ns, aber ohne Hochfrequenz-Rolloff. Sie können sehen, dass es nicht weit von dem entfernt ist, was Sie im rechten Bildschirmclip sehen.

Anstiegs-/Abfallzeit

Zweitens können die Sonden auf 10x eingestellt werden, damit sie den Oszillatorausgang nicht so stark stören und die Auswirkungen der Kapazität reduziert werden. Die Masseleitung sollte auch so kurz wie möglich sein. Idealerweise entfernen Sie die Masseleitung und verwenden eine Klemme am Spitze der Sonde auf die nächstgelegene Masse auf der Leiterplatte (z. B. Oszillator-Erdungsstift oder in der Nähe)

Ich denke, eine (echte) 10-MHz-Rechteckwelle sollte auf dem Rigol nicht schlecht aussehen, ich würde sowieso erwarten, dass sie viel besser aussieht als die Clips auf der linken Seite. Obwohl die Bandbreite mit 50 MHz angegeben ist, werden einige höhere Frequenzen durchgelassen, da der Abfall wahrscheinlich nicht so scharf ist. Sie könnten also ziemlich viel von der 4. und 5. ungeraden Harmonischen bekommen. Eine Möglichkeit, eine vernünftige Vorstellung davon zu bekommen, was zu erwarten ist, besteht darin, zB eine 100-MHz-Sinuswelle mit bekannter Amplitude einzuspeisen und zu sehen, was Sie auf dem Bildschirm erhalten.

Als Referenz habe ich gerade einen Clip (aus diesem Video ) eines 50-MHz-Rigols aufgenommen, der meiner Meinung nach eine 20-MHz-Rechteckwelle anzeigt:

Rigol 20 MHz Rechteckwelle

BEARBEITEN - Diese Clips sehen viel besser aus. Der Grund, warum der Abstand zwischen dem Signal-/Sondenerdungspunkt einen solchen Unterschied macht, ist die zusätzliche Induktivität, die hinzugefügt wird. Dadurch können die hohen Frequenzen gedämpft werden. Wie oben erwähnt, würden Sie idealerweise die Masseleitung lösen und stattdessen einen kleinen Draht / Clip zum Signalmassepunkt verwenden, um die Schleife so klein wie möglich zu machen. Beachten Sie, dass es so aussieht, als müssten Sie Ihre Sonde möglicherweise korrekt kompensieren - siehe die Links unten für Tipps (oder Ihr Oszilloskop-/Sondenhandbuch)
. Wenn Ihr Oszilloskop über eine Sondenkalibrierungsroutine verfügt, führen Sie diese aus.

Hier sind ein paar Links zum Testen von Hochgeschwindigkeitssignalen:
Tipps für verbesserte
Oszilloskopmessungen Testen digitaler
Hochgeschwindigkeitsdesigns Testen digitaler Hochgeschwindigkeitsschaltkreise
Paar gute Bücher:
High Speed ​​Digital Design: A Handbook of Black Magic - Johnson and Graham
High Speed ​​Signal Propagation: Fortgeschrittene Schwarze Magie - Johnson und Graham

Ich habe das Gefühl, dass es besser aussehen sollte, als es tut. Ich verwende ein altes analoges 100-MHz-Oszilloskop, das mit einer 50-MHz-Rechteckwelle und einer 120-MHz-Sinuswelle recht gut zurechtkommt.
@LeonHeller - nun, das liegt nur daran, dass das analoge Oszilloskop nicht abtastet , oder? Aus diesem Grund hätte ich lieber ein analoges 100-MHz-Oszilloskop als ein digitales 1-GHz-Oszilloskop.
@JustJeff - Ich denke, die analoge Bandbreite ist hier wichtig. Bei 1 Gsps hat eine 10-MHz-Wellenform 100 Samples, was reichlich sein sollte. Alle Effekte im Rigol werden fast ausschließlich aus der analogen Bandbreite stammen, daher denke ich, dass der Vergleich relevant ist. Übrigens verwendet das 100-MHz-Rigol genau die gleiche Hardware und Abtastrate, der einzige Unterschied besteht darin, dass die Firmware einen Varaktor steuert, um die analoge Bandbreite zu erhöhen, indem sie den Roll-Off entspannt (siehe EEVblog ) .
Beachten Sie, dass der (50 MHz) Rigol nur mit 1 Gsps abtastet, seine Nennbandbreite beträgt 50 MHz. Ein echtes digitales 1-GHz-Oszilloskop würde mit >10 Gsps abtasten. Natürlich ist ein schönes analoges 100-MHz-Oszilloskop einige Größenordnungen billiger :-)
Uhrformänderungen mit zwei O-Scope-Sonden
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v